徐鹏报告详细解读:鲤鱼异源四倍体起源及基因组进化

徐鹏报告详细解读:鲤鱼异源四倍体起源基因组进化
2019年10⽉17-18⽇,厦门⼤学徐鹏教授出席了由百迈客⽣物主办的“第六届全国功能基因组学⾼峰论坛”,并在⼤会“动物功能基因组学研究分会场”做题⽬为“The allotetraploid origin and genome evolution of common carp Cyprinus carpio”的报告。
徐鹏教授在现场
徐教授在⼤会上了分享了什么学术内容?通过什么技术来揭⽰鲤鱼的起源和基因组进化的?下⾯请看徐鹏教授现场报告内容详细解读。
徐鹏教授在做报告
10⽉11⽇,徐鹏教授课题组最新研究成果《The allotetraploid origin and asymmetrical genome evolution of common carp Cyprinus carpio》在国际期刊Nature Communications上发表。该⽂以鲤为研究对象,探讨了硬⾻鱼类异源四倍体的起源及其基因组不对称演化的相关机制。
异源四倍体 - 鲤
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作为世界上最重要的淡⽔养殖鱼类之⼀,鲤(cyprinus carpio)共有100条染⾊体,是⼀种异源四倍体硬⾻鱼类。鲤除经历了硬⾻鱼类共有的第三轮全基因组复制事件(Ts3R)外,还经历了特有的第四轮全基因组复制事件(Cs4R),因此也是⼴受关注的研究脊椎动物多倍体基因组演化的理想模式⽣物。
基因组倍增是⽣命演化过程中重要的演化驱动⼒ | 正⽂图1
早在1967年,演化⽣物学界泰⽃Susumu Ohno先⽣就已发现,鲤染⾊体数⽬是其他⼤多数鲤科鱼类的2倍,并且其减数分裂中是形成50个⼆价体,⽽⾮25个四价体。在其1970年出版的专著《Evolution by Gene Duplication》中,Susumu Ohno先⽣提出“基因组复制驱动进化”的理论。⾃此,鲤异源四倍化现象进⼀步受到科学界的关注,各国学者纷纷从分⼦遗传学层次开展了⼤量有关鲤四倍化起源的研究。
Susumu Ohno & 《Evolution by Gene Duplication》
近年来,测序技术的发展使得利⽤全基因组尺度的遗传⼯具更全⾯揭⽰鲤四倍化形成机制和全基因组复制后基因的演化成为可能。
2014年,在课题组发表于Nature Genetics的研究中,我们通过对松浦镜鲤与斑马鱼进⾏⽐较基因组分析,发现鲤和斑马鱼的基因组呈现出明显的“2:1”的染⾊体共线性关系,注释获得的鲤功能基因的数量也接近⼆倍体鲤科鱼类的两倍,这为我们后续有关鲤第四轮基因组复制和异源四倍体起源的研究提供了组学证据。
鲤异源四倍体的祖先溯源
然⽽,关于鲤的⾝世,仍有太多未解之谜。
为了回答上述问题,我们开展了⼀系列研究:
1加热炉燃烧器
数据储备led间隔柱
要解开以上这些问题的答案,⾸先需要更翔实的基因组数据作为⽀撑。由此,我们开展了鲤3个亚种(黄河鲤、荷包红鲤、德国镜鲤)的全基因组测序⼯作,获得了三个染⾊体⽔平的⾼质量鲤参考基因组。并基于鲤250K SNP分型芯⽚,构建了3个⾼密度遗传连锁图谱。
鲤基因组物理图谱、遗传连锁图谱 | 附图1、2 & 4
2
自动排焊机>二次沉淀池
祖先溯源
接下来,我们要回答的是“鲤的祖先是谁?”
鲤亚科可分为4个类,分别为鲃类(barbine)、鲤类(cyprinine)、野鲮类(labeonine)和裂腹鱼类(schizothoracine)。2016年,中科院⽔⽣所何舜平研究员团队在《中国科学》期刊上发表了关于鲤亚科多倍体物种独⽴起源的相关研究论⽂,为异源四倍体鲤的⼆倍体祖先溯源⼯作提供了重要线索。他们分析了鲤亚科46属123种鱼类以及20种鲤亚科以外的其他鲤科鱼类,利⽤线粒体和核基因序列构建了系统发育关系(下图),并以此来追溯裂腹鱼类多倍体的起源及其物种分化。
鲤亚科系统发育关系 | 改绘⾃参考⽂献2
在这张精细的鲤亚科系统发育树上,可以识别出与异源四倍体鲤的3个近缘⼆倍体类,为我们寻可能的鲤的祖先⼆倍体提供了重要线索。基于此,为探讨鲤及其近缘四倍体和⼆倍体鲤亚科物种的进化关系,我们利⽤核基因重组激活基因2(rag2)重构了鲤鱼亚科代表种的系统发育树(下图左),发现该基因在⼆倍体鲤科鱼类中仅存在⼀个拷贝,但在
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本文发布于:2024-09-21 14:46:47,感谢您对本站的认可!

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标签:基因组   起源   四倍体
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